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I. INTRODUCCION El presente informe contiene la información de operación e instalación de un Tablero de Transferencia Automática (TTA), para operación conjunta con grupo electrógeno. Este tablero se incorpora como parte del equipamiento necesario para utilizar un Grupo Generador en funciones de respaldo de energía ante fallas del suministro normal (Red pública). El diseño del TTA incorpora elementos de protección y control que permiten insertar la función de transferencia dentro del esquema de fuentes de energía existentes en la industria. Los interruptores de transferencia eléctrica funcionan a menudo de forma automática, y el interruptor de alimentación se basa en los niveles de potencia del mismo modo que la toma real. Estos mantienen un nivel constante de vigilancia del circuito eléctrico. Los automáticos pueden transferir energía sin necesidad de intervención humana en el caso de cualquier tipo de problema de alimentación. En el caso de un cambio de voltaje, como una bajada de tensión, compresión, aumento o pico, el interruptor automático entrará en la acción.

II. OBJETIVOS

1. OBJETIVOS ESPECIFICOS

 Implementar un Tablero de Transferencia Eléctrica que pone en marcha un grupo electrógeno y conmuta a carga automáticamente cuando se produce un fallo en la línea principal de energía eléctrica. Se implementa en torno al Microprocesador ARDUINO NANO, el cual comanda un dispositivo de transferencia de la carga entre el grupo y la red.

2. OBJETIVOS GENERALES 

Conocer los tipos de microcontroladores que hay en el mercado



Programar en el entorno de lenguaje de alto nivel (C++).



Conocer la parte de interfaces (control y mando).



Implementar un tablero de transferencia automática con los conocimientos adquiridos



Adquirir conocimientos básicos sobre la programación nivel máquina.

III. TEORIA

1. Definición Un Tablero de Transferencia Automática (TTA) es un dispositivo que permite, ante la falla del suministro de energía eléctrica externa, poner en marcha la planta eléctrica de respaldo. Este dispositivo hace que se activen los contactores o breakers motorizados correspondientes a la entrada de emergencia y dar energía desde la planta eléctrica, luego de cumplir con las pautas de encendido previstas para el mismo. Un TTA resulta un complemento muy útil para su grupo electrógeno o plantas eléctricas, en aquellos casos en que uno necesite un suministro de energía constante. Éste le brindará comodidad y tranquilidad al momento de una falla en la red externa de energía, poniéndose en marcha el equipo; son programables según las necesidades, con fuente de energía propia para asegurar su funcionamiento.

2. Microcontrolador ARDUINO NANO Arduino es una compañía de hardware libre, y comunidad tecnológica, que diseña y manufactura placas de desarrollo de hardware y software compuesta respectivamente por circuitos impresos que integran un Microcontrolador, y un entorno de desarrollo (IDE) en donde se programa cada placa. Arduino se enfoca en acercar y facilitar el uso de la electrónica y programación de sistemas embebidos en proyectos multidisciplinarios.1 2 Toda la plataforma, tanto para sus componentes de hardware como de software son liberados bajo licencia de código abierto que permite libertad de acceso a los mismos. El hardware consiste en una placa de circuito impreso con un Microcontrolador, usualmente Atmel AVR, puertos digitales y analógicos de entrada/salida, 4 los cuales pueden conectarse a placas de expansión (shields) que amplían las características de funcionamiento de la placa arduino. Asimismo posee un puerto de conexión USB desde donde se puede alimentar la placa y establecer comunicación serial con el computador.

Por otro lado, el software consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en el entorno de Processing y lenguaje de programación basado en Wiring, así como en el cargador de arranque (bootloader) que es ejecutado en la placa.4 El microcontrolador de la placa se programa a través de un computador, haciendo uso de comunicación serial mediante un convertidor de niveles RS-232 a TTL serial.

3. Función de un tablero de transferencia automático (TTA) El TTA realiza la siguiente serie de acciones cronológicamente ante una falla eléctrica, en función de poner en marchar el grupo electrógeno: 

Comportamiento frente a una falla de energía externa.



Arranque de motor.



Transferencia de cargas.



Espera de normalización de red externa.



Reconexión a red externa.



Finalización de maniobra de reconexión a red externa.

El TTA incluye un pulsador que permite realizar un encendido del motor sin realizar ninguna operación de transferencia de cargas eléctricas. Es útil para hacer un test manual periódico de estado del motor, para detectar anomalías en el mismo

y así saber que se dispone del normal funcionamiento del mismo, cuando sea solicitado por una transferencia automática. Cada generador tiene sus características particulares por eso es necesario adaptar el TTA a cada máquina. También cada usuario tiene diferentes necesidades. En el intervalo que no se tiene energía, mientras la planta eléctrica se pone a punto y se engancha el contactor de emergencia, debe usarse un sistema UPS (Unidad Interrumpida de Potencia) para los servicios que no admiten ese lapso sin energía. 4. ¿Qué es lo que debe hacer el sistema automático del TTA ante todos los casos que se le presenten? El proyecto consiste en el diseño e implementación de un Tablero de Transferencia Automático, el cual es el responsable de efectuar el control permanente del estado de la línea de energía y efectuar el arranque del grupo generador en caso de falla de la misma. Debe supervisar los retardos de tiempo necesarios hasta que el grupo esté en condiciones de alimentar la carga, y de realizar la transferencia de la misma una vez verificado el restablecimiento de la tensión de red y que no haya sido en forma transitoria. En caso de falla de arranque, debe repetir la maniobra de arranque varias veces, y en caso negativo accionara una señal luminosa deteniendo la secuencia de control. El sistema de control y monitoreo, se implementó en base al micro controlador ARDUINO. 5. Operación del sistema automático

A. Modo de energía normal: Bajo circunstancias normales, cuando la energía externa está disponible, el Tablero de Transferencia Automático (TTA) sensa tensión de línea normal y conecta la energía a la carga a través del contactor de potencia. Un cargador de baterías incorporado mantiene la batería de arranque del generador cargada.

B. Ocurre el corte de energía: Cuando el voltaje de línea externa cae a menos del valor de referencia, o falla por completo, el sistema de control iniciará automáticamente su secuencia de arranque del grupo generador, para luego conmutar la carga a la energía suministrada por

el mismo. El TTA monitorea constantemente la fuente externa de energía y la del generador (cada 1 seg.); cuando sensa energía externa inaceptable, espera un tiempo pre programado; y después envía una señal para arrancar el motor del generador. Ésta señal se cancela si la energía externa regresara antes de completarse la demora de arranque. Una vez iniciada la secuencia de arranque, ésta no se detendrá, aun cuando la energía externa se normalizara. En éste caso la carga seguirá alimentada con energía externa. Si el corte de energía persiste, la señal de arranque es recibida, el motor arranca y alcanza un régimen constante de operación, el TTA sensa que la energía disponible por el generador sea la correcta y espera otro tiempo pre programado, antes de transferir la energía del generador a la carga a través del contactor de potencia. Si por alguna causa el motor del generador no arrancó en el primer intento, realiza un segundo, un tercero, o hasta la cantidad de pulsos de arranque programado; con un intervalo de espera entre cada pulso. Si fallase en todos los intentos de arranque, en la placa de control se enciende una señal luminosa que indica “Falla de Arranque”, ésta permanecerá encendida hasta que el generador sea puesto en marcha nuevamente. C. La energía externa regresa: Cuando la energía externa regresa, el TTA sensa y verifica que el voltaje sea el adecuado. Después de chequear esto, inicia el proceso de apagado del motor del generador. Durante un tiempo (según programación), el control del TTA mantiene la carga conectada al generador, pasado éste lapso, envía la señal al contactor de potencia para transferir la carga a la fuente externa de energía y desconectarla del generador. En éste momento, el generador esta fuera de línea y trabajará un tiempo programado, para enfriarse adecuadamente. Después del ciclo de enfriamiento, el TTA envía el pulso de apagado al motor del generador. Si ocurriese un corte de energía externa, durante el proceso del ciclo de enfriamiento, el TTA conmuta la carga nuevamente al generador y cancela el proceso de apagado.

6. MANTENIMIENTO DE GRUPO ELECTRÓGENO El generador debe ser trabajado periódicamente para asegurar que se mantenga en condiciones de operación. Para que el Grupo Generador trabaje durante un período de tiempo predeterminado por la suma de los tiempos de, retransferencia

de carga a energía externa más el ciclo de enfriamiento del grupo generador: para luego apagarse automáticamente. Durante éste período, la energía suministrada por el generador NO se conecta a la carga. Si ocurriese un corte de energía durante o segundos antes de iniciarse el proceso del ciclo de ejercicio automático, éste se anula y el TTA continua con la respuesta normal ante un corte de energía.

7. VENTAJAS DEL SISTEMA DE TRANSFERENCIA AUTOMÁTICA 

Permite una rápida respuesta ante un corte repentino de la energía eléctrica de la concesionaria.



Tiene autonomía, no necesita de un operario.



Tiene energía eléctrica ante casos desfavorables.

8. CONSTRUCCIÓN DEL TTA Este tablero esta implementado de los siguientes equipos: 

Dos llaves Termomagnéticas.



Dos contactores



Cuatro relays



Un microcontrolador arduino nano



Dos fuentes de poder de 5V y 500mA



Un interruptor



Tres Leds



Y otros

IV. CONCLUSIONES Se logró implementar un prototipo del sistema, demostrando que la lógica de control para una transferencia automática es factible, pudiendo abastecer constantemente de energía a una carga.

V. ANEXOS